JP2014066279A - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体製造装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ゲートバルブにおけるシール不良の発生を抑制する。
【解決手段】一面OS1に開口OP1を有するチャンバCH1と、開口OP1を塞ぐゲートバルブGV1と、を備え、ゲートバルブGV1は、開口OP1をチャンバCH1の外部側から覆いつつ、チャンバCH1のうち開口OP1の周囲に位置する周縁部を押圧することにより、開口OP1を塞ぐ弁体VL1と、一面OS1に対する弁体VL1の傾きを検出する検出部と、弁体VL1の傾きを変動させる調整部と、検出部により検出された傾きに基づいて調整部を制御する制御部CU1と、を含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関し、例えば、ゲートバルブを有する半導体製造装置およびこれを用いた半導体装置の製造方法に適用可能な技術である。
ウェハ処理装置等の半導体製造装置において、例えばウェハが搬入されるチャンバと外部とを接続する開口を、ゲートバルブを用いて塞ぐ場合がある。このようなゲートバルブに関する技術として、例えば特許文献1および2に開示されるものが挙げられる。
特許文献1には、駆動手段からの直動力を、弁体をシール部材に押し付ける押し付け力に変換させ、かつ弁体をシール部材に対して均等に接触させる押し付け機構を備えるゲートバルブが開示されている。また、特許文献2には、通孔を閉鎖するための弁部材に対して小変位大パワーの拡開力を作用させる圧電素子が設けられたバルブが開示されている。
また、圧電素子を利用した技術としては、例えば特許文献3に記載のものがある。特許文献3は、機器と配管装置を管フランジを介して接続する配管装置において、管フランジの面圧を検出するための圧電素子を備えたリング状の検出器を有するというものである。
特開平11−141695号公報 特開平5−106761号公報 特開平4−184231号公報
上述のように、ウェハ処理装置では、例えば一のチャンバと他のチャンバとを接続する開口、またはチャンバと外部とを接続する開口を、ゲートバルブにて塞ぐ。しかしながら、ゲートバルブにおいてシール不良が発生した場合、チャンバ間において、またはチャンバと外部との間において、リークが発生してしまう。この場合、ウェハ処理における信頼性の低下を招くこととなる。従って、ゲートバルブにおけるシール不良の発生を抑制することが求められている。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態によれば、チャンバの一面に設けられた開口を塞ぐ第1弁体の、当該一面に対する傾きを制御するゲートバルブを備える。
前記一実施の形態によれば、ゲートバルブにおけるシール不良の発生が抑制される。
第1の実施形態に係る半導体製造装置を示す断面図である。 図1に示す半導体製造装置を示す断面図である。 図1に示す検出部を示す平面図である。 本実施形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 本実施形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 本実施形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 第2の実施形態に係る半導体製造装置を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る半導体製造装置ME1を示す断面図である。なお、図1は半導体製造装置ME1を示す模式図であり、半導体製造装置ME1の構成は図1に示すものに限られない。
図1に示すように、半導体製造装置ME1は、一面OS1に開口OP1を有するチャンバCH1と、開口OP1を塞ぐゲートバルブGV1と、を備えている。
ゲートバルブGV1は、弁体VL1と、検出部と、調整部と、制御部CU1と、を含む。弁体VL1は、開口OP1をチャンバCH1の外部側から覆いつつ、チャンバCH1のうち開口OP1の周囲に位置する周縁部を押圧することにより、開口OP1を塞ぐ。検出部は、一面OS1に対する弁体VL1の傾きを検出する。調整部は、弁体VL1の傾きを変動させる。制御部CU1は、検出部により検出された一面OS1に対する弁体VL1の傾きに基づいて調整部を制御する。
以下、本実施形態に係る半導体製造装置ME1、およびこれを用いた半導体装置の製造方法について詳細に説明する。
図2は、図1に示す半導体製造装置ME1を示す断面図である。なお、図2は半導体製造装置ME1を示す模式図であり、半導体製造装置ME1の構成は図2に示すものに限られない。
図2に示すように、半導体製造装置ME1は、例えばウェハ処理装置である。本実施形態において、半導体製造装置ME1は、例えばドライエッチング工程にて使用される高純度ガス系真空処理装置である。
図2に示すように、半導体製造装置ME1は、例えばチャンバCH1とチャンバCH2を備えている。本実施形態において、チャンバCH1は、例えば真空処理室である。すなわち、本実施形態に係る半導体装置の製造方法において、ウェハWF1に対するドライエッチング工程等のプラズマ処理は、チャンバCH1内にて行われる。チャンバCH1の一面OS1には、開口OP1が設けられている。チャンバCH1は、開口OP1を介してチャンバCH2と接続している。
図1に示すように、チャンバCH1は、例えば一面OS1上にシール面SS1を有している。本実施形態では、後述するように、ゲートバルブGV1の弁体VL1によりシール面SS1を押圧することにより、開口OP1が塞がれる。シール面SS1は、例えばステンレス鋼等により構成される。また、シール面SS1の表面は、例えば鏡面処理等が施されている。
本実施形態において、チャンバCH2は、例えばロードロック室である。このため、処理対象であるウェハWF1はチャンバCH2を介してチャンバCH1内へ搬送される。チャンバCH2の一面OS2には、開口OP2が設けられている。チャンバCH2は、開口OP2を介して、半導体製造装置ME1の外部と接続している。
なお、チャンバCH2は、例えば一面OS2上にシール面(不図示)を有している。本実施形態では、ゲートバルブGV2の弁体VL1により当該シール面を押圧することにより、開口OP2が塞がれる。当該シール面は、例えばステンレス鋼等により構成される。また、当該シール面の表面は、例えば鏡面処理等が施されている。
図2に示すように、チャンバCH1内には、例えばウェハWF1を載置するためのウェハステージST1が設けられている。本実施形態における半導体装置の製造方法では、ウェハステージST1上に載置されたウェハWF1に対して、プラズマ処理等が行われる。
図2に示すように、チャンバCH2内には、例えばウェハWF1を搬送するための搬送アームCA1が設けられている。また、搬送アームCA1上には、ウェハWF1を保持するための搬送アームガイドAG1が設けられている。外部から搬入されたウェハWF1は、搬送アームCA1によってチャンバCH2内に保持され、またチャンバCH1へ搬送される。また、処理後のウェハWF1ついても、搬送アームCA1によって、チャンバCH2を介して外部へ搬出される。
図2に示すように、チャンバCH1が有する開口OP1は、ゲートバルブGV1によって開閉される。また、チャンバCH2が有する開口OP2は、ゲートバルブGV2によって開閉される。
以下、ゲートバルブGV1の構成につき詳細に説明する。なお、本実施形態におけるゲートバルブGV2は、例えばゲートバルブGV1と同様の構成を有する。
図1に示すように、ゲートバルブGV1は、弁体VL1を備えている。弁体VL1は、開口OP1をチャンバCH1の外部側から覆いつつ、チャンバCH1のうち開口OP1の周囲に位置する周縁部を押圧することにより、開口OP1を塞ぐ。
本実施形態において、ゲートバルブGV1の弁体VL1は、例えば開口OP1をチャンバCH2側から覆うことにより開口OP1を塞ぐ。また、弁体VL1は、開口OP1の周囲に位置するシール面SS1を押圧することにより、開口OP1を塞ぐ。
弁体VL1は、例えば平板状の形状を有する。なお、弁体VL1の平面形状は特に限定されず、例えば開口OP1の形状に合わせて適宜選択することが可能である。
図1に示すように、弁体VL1には、例えばOリングOL1が設けられている。OリングOL1は、例えば弁体VL1に設けられた溝GR1内に嵌め込まれている。
OリングOL1は、弁体VL1と垂直な方向から見て環状の形状を有する。また、OリングOL1は、例えば弁体VL1により開口OP1を塞いだ際にシール面SS1と対向するよう弁体VL1上に設けられる。
本実施形態における半導体装置の製造方法では、弁体VL1により開口OP1を塞ぐ際に、OリングOL1をシール面SS1に押しつけることによって開口OP1を密閉する。
図1に示すように、ゲートバルブGV1は、例えば弁体VL1からみてチャンバCH1と反対側に位置し、かつ弁体VL1を支持する弁体VL2をさらに備えている。
弁体VL2は、例えば平板状の形状を有する。なお、弁体VL2の平面形状は特に限定されず、例えば弁体VL1の形状に合わせて適宜選択することが可能である。
弁体VL1は、例えば弁体VL2上に設けられたボールジョイントBJ1を介して弁体VL2上に支持される。これにより、弁体VL2に対する弁体VL1の角度は、一定範囲内で変動することが可能となる。このため、後述するアクチュエータAC1によって、弁体VL2に対する弁体VL1の角度を調整することが可能となる。
図1に示すように、弁体VL2は、例えば固定部FU1によって固定される。この場合、例えば弁体VL2のうち弁体VL1と対向する面と反対側の面が、固定部FU1により固定される。
また、固定部FU1は、例えば支持部BU1により支持されている。この場合、例えば支持部BU1の一端によって、固定部FU1が支持される。また、支持部BU1の他端は、例えばアクチュエータAC2に接続されている。本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、例えばこのアクチュエータAC2を駆動することにより、ゲートバルブGV1全体を移動させる。このようにして、ゲートバルブGV1全体を移動させることにより、ゲートバルブGV1による開口OP1の開閉が行われる。また、このアクチュエータAC2を駆動させることにより、例えば弁体VL1から開口OP1の周縁部に印加される押圧力が調整される。
図3は、図1に示す検出部を示す平面図である。なお、図3は検出部を示す模式図であり、本実施形態の検出部は図3に示すものに限られない。
本実施形態におけるゲートバルブGV1は、チャンバCH1の一面OS1に対する弁体VL1の傾きを検出する検出部を含む。なお、この傾きとは、例えば弁体VL1により開口OP1を塞ぐ際の、一面OS1に対する弁体VL1の傾きを指す。
図3に示すように、本実施形態における検出部は、例えば開口OP1の周縁部に配置された複数の圧力センサSE1を有している。すなわち、本実施形態における複数の圧力センサSE1は、例えばチャンバCH1のシール面SS1に配置される。
複数の圧力センサSE1は、例えば開口OP1の周縁部の全周に亘って配置される。これにより、一面OS1に対する弁体VL1の傾きの正確な検出が可能となる。また、各圧力センサSE1は、互いに離間するように配置される。なお、隣接する圧力センサSE1間の幅は特に限定されず、適宜選択することができる。
本実施形態における検出部は、複数の圧力センサSE1によって、チャンバCH1の一面OS1に対する弁体VL1の傾きを検出する。すなわち、各圧力センサSE1は、開口OP1が弁体VL1によって塞がれる際に弁体VL1から受ける圧力を検出する。そして、この検出された圧力に基づいて、一面OS1に対する弁体VL1の傾きが検出される。
例えば各圧力センサSE1が弁体VL1から受ける圧力にばらつきが生じる場合、一面OS1に対する弁体VL1の傾きが生じていることとなる。このとき、弁体VL1のうち高い圧力値を検出する圧力センサSE1に対向する部分が、低い圧力値を検出する圧力センサSE1に対向する部分よりも一面OS1に近くなるように、弁体VL1が傾いていることが検出される。また、検出された圧力値の大きさから、弁体VL1の傾きの大きさが検出される。
一方で、各圧力センサSE1が弁体VL1から受ける圧力値が均一である場合、弁体VL1は一面OS1に対して傾いていないことが検出される。この場合、弁体VL1は、一面OS1に対して平行となる。
本実施形態において、圧力センサSE1は、例えば圧電素子により構成される。この場合、例えば弁体VL1から受ける圧力により発生する起電力に基づいて、各圧力センサSE1が弁体VL1から受ける圧力値を算出することとなる。
図1に示すように、圧力センサSE1は、例えば開口OP1の周縁部に設けられた凹部内に埋め込まれている。本実施形態において、圧力センサSE1は、例えばシール面SS1に設けられた凹部内に埋め込まれている。
図1に示すように、圧力センサSE1を埋め込むための凹部の側面と、圧力センサSE1と、の間隙には、例えば固定材料FM1が充填されている。これにより、ゲートバルブGV1によって開口OP1を塞ぐ際に、凹部と圧力センサSE1との間隙を介して、チャンバCH1とチャンバCH2がリークしてしまうことを抑制することができる。
固定材料FM1は、例えば樹脂、または磁性流体等により構成される。固定材料FM1が樹脂により構成される場合、圧力センサSE1の上面は、例えば固定材料FM1を構成する樹脂により覆われる。これにより、圧力センサSE1と固定材料FM1との界面に起因してOリングOL1とシール面SS1との間に隙間が発生してしまうことを抑制することができる。
本実施形態に係るゲートバルブGV1は、弁体VL1の傾きを変動させる調整部を含む。図1に示すように、調整部は、例えば弁体VL2上に設けられた複数のアクチュエータAC1を有している。アクチュエータAC1は、例えば圧電素子またはモータ等により構成される。本実施形態においては、アクチュエータAC1として圧電素子を用いる例を示す。
調整部を構成する複数のアクチュエータAC1は、それぞれ弁体VL1と接するように弁体VL2上に設けられる。複数のアクチュエータAC1は、例えば弁体VL1の周縁部に配置される。各アクチュエータAC1は、例えば互いに離間して配置される。
本実施形態においては、アクチュエータAC1である圧電素子に電圧を印加して、圧電素子を伸縮させることにより、弁体VL1の傾きを変動させる。例えば、一のアクチュエータAC1に電圧をかけて伸長させた場合、弁体VL1のうち当該アクチュエータAC1に接する部分が弁体VL2から離れるように、弁体VL1の傾きが変動する。この場合、弁体VL1のうち伸長したアクチュエータAC1に接する部分が一面OS1に近づくように、弁体VL1の傾きが変動することとなる。
本実施形態において、複数の圧力センサSE1は、例えば開口OP1が弁体VL1により塞がれる際に一面OS1に垂直な方向から見て各アクチュエータAC1と重なるように、弁体VL2上にそれぞれ配置される。これにより、検出部により検出した弁体VL1に基づいて弁体VL1の傾きを調整する際、圧力センサSE1とアクチュエータAC1とを一対一で制御することができる。すなわち、圧力センサSE1により圧力が検出される検出点と、アクチュエータAC1により動かされる可動点と、を一対一で制御することが可能となる。このため、弁体VL1の傾きの調整が容易となる。
図1に示すように、本実施形態におけるゲートバルブGV1は、検出部により検出された弁体VL1の傾きに基づいて調整部を制御する制御部CU1を含む。すなわち、本実施形態において、制御部CU1は、検出部により検出された一面OS1に対する弁体VL1の傾きに基づいて、一面OS1に対する弁体VL1の傾きを補正するよう調整部を制御する。これにより、一面OS1に対する弁体VL1の傾きが低減され、ゲートバルブGV1によるシール不良の発生が抑制される。
図1に示すように、制御部CU1は、例えば検出部を構成する複数の圧力センサSE1に接続している。また、制御部CU1は、例えば調整部を構成する複数のアクチュエータAC1に接続している。
制御部CU1は、弁体VL1によって開口OP1が塞がれる際に圧力センサSE1により検出される圧力値から、一面OS1に対する弁体VL1の傾きが適正か否かを判断する。
一面OS1に対する弁体VL1の傾きが適正か否かの判断は、例えば各圧力センサSE1の圧力値にばらつきがあるか否かを判断することにより行われる。各圧力センサSE1の圧力値にばらつきがある場合、一面OS1に対する弁体VL1の傾きが生じているものとして、一面OS1に対する弁体VL1の傾きが適正ではないと判断される。この場合、後述するように、一面OS1に対する弁体VL1の傾きを補正するよう調整部が制御部CU1によって制御されることとなる。
一方、各圧力センサSE1の圧力値が一定値である場合、一面OS1に対する弁体VL1の傾きが生じていないものとして、一面OS1に対する弁体VL1の傾きが適正であると判断される。
制御部CU1は、一面OS1に対する弁体VL1の傾きが適正ではないと判断された場合において、一面OS1に対する弁体VL1の傾きを補正するよう調整部を制御する。
一面OS1に対する弁体VL1の傾きの補正は、例えば圧力センサSE1により検出された圧力値に基づいて行われる。すなわち、各圧力センサSE1が弁体VL1から受ける圧力値が一定値となるよう、調整部によって弁体VL1の傾きを変動させる。本実施形態では、例えば各圧力センサSE1が弁体VL1から受ける圧力値が一定値となるよう、アクチュエータAC1である圧電素子を伸縮させる。
本実施形態における制御部CU1は、弁体VL1の傾きの補正において異常を検知した場合に、異常を出力することができる。
本実施形態では、例えば予め設定された時間内に、一面OS1に対する弁体VL1の傾きが補正されない場合に、異常を検知したとして異常を出力する。また、例えば各圧力センサSE1が弁体VL1から受ける圧力値が予め設定された範囲内にあるか否か判断し、当該圧力値が予め設定された範囲外である場合に、異常を検知したとして異常を出力する。
また、本実施形態における制御部CU1は、支持部BU1に接続するアクチュエータAC2の駆動を制御することにより、弁体VL1から開口OP1の周縁部へ印加される押圧力を調整することもできる。
制御部CU1は、弁体VL1によって開口OP1が塞がれる際に圧力センサSE1により検出される圧力値から、弁体VL1から開口OP1の周縁部へ印加される押圧力が適正か否かを判断する。弁体VL1から開口OP1の周縁部へ印加される押圧力が適正か否かの判断は、例えば弁体VL1から印加される押圧力の値が、予め設定された範囲内にあるか否かを判断することにより行われる。弁体VL1から開口OP1の周縁部へ印加される押圧力の値が、予め設定された範囲外である場合に、弁体VL1から開口OP1の周縁部へ印加される押圧力が適正ではないと判断される。この場合、後述するように、弁体VL1から開口OP1の周縁部へ印加される押圧力を補正するよう、支持部BU1に接続するアクチュエータAC2が制御されることとなる。
なお、弁体VL1から開口OP1の周縁部へ印加される押圧力の値が、予め設定された範囲内である場合、弁体VL1から開口OP1の周縁部へ印加される押圧力が適正であると判断される。
制御部CU1は、弁体VL1から開口OP1の周縁部へ印加される押圧力が適正でないと判断された場合において、弁体VL1から開口OP1の周縁部へ印加される押圧力を補正するよう、支持部BU1へ接続するアクチュエータAC2を制御する。
弁体VL1から開口OP1の周縁部へ印加される押圧力の補正は、例えば圧力センサSE1により検出された圧力値に基づいて行われる。すなわち、圧力センサSE1により検出される圧力値が予め設定された範囲内となるよう、アクチュエータによってゲートバルブGV1を駆動させる。
本実施形態における制御部CU1は、弁体VL1から開口OP1の周縁部へ印加される押圧力の補正において異常を検知した場合に、アラーム等により異常を出力することができる。本実施形態では、例えば予め設定された時間内に、開口OP1の周縁部へ印加される弁体VL1からの押圧力が補正されない場合に、異常を検知したとして異常を出力する。また、例えば各圧力センサSE1が弁体VL1から受ける圧力値が予め設定された範囲内にあるか否か判断し、当該圧力値が予め設定された範囲外である場合に、異常を検知したとして異常を出力する。
次に、本実施形態に係る半導体製造装置ME1を用いた、半導体装置の製造方法について説明する。図4〜6は、本実施形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
本実施形態における半導体装置の製造方法は、ウェハWF1が内部に配置され、かつ搬送先と接続する開口を有しており、かつ当該開口がゲートバルブにより塞がれているチャンバCH2の圧力を、搬送先の圧力に近づくよう変動させる工程と、ゲートバルブを開放する工程と、チャンバCH2から搬送先へウェハWF1を移動させる工程と、を備える。
この場合の搬送先とは、チャンバCH1、または半導体製造装置ME1の外部である。
搬送先がチャンバCH1である場合、上記開口は開口OP1となる。また、上記ゲートバルブは、ゲートバルブGV1となる。この場合、搬送先であるチャンバCH1の圧力は、例えば真空である。なお、この場合における真空とは、例えば予め設定された圧力範囲内の減圧雰囲気を指す。このため、チャンバCH2の圧力を変動させる工程では、チャンバCH2の圧力を大気圧から減圧雰囲気へ変動させることとなる。
一方、搬送先が半導体製造装置ME1の外部である場合、上記開口は開口OP2となる。また、上記ゲートバルブは、ゲートバルブGV2となる。この場合、搬送先である半導体製造装置ME1の外部の圧力は、例えば大気圧である。このため、チャンバCH2の圧力を変動させる工程では、チャンバCH2の圧力を減圧雰囲気から大気圧へ変動させることとなる。
このようにチャンバCH2内の圧力を変動させることで、真空処理装置としての機能を実現することが可能となる。
本実施形態におけるゲートバルブGV1を構成する制御部CU1は、少なくともチャンバCH2の圧力を変動させる工程において、弁体VL1の傾きを調整するよう調整部を制御する。なお、ゲートバルブGV1を構成する制御部CU1は、ゲートバルブGV1により開口OP1が塞がれている間、常に弁体VL1の傾きを調整するよう調整部を制御していてもよい。
また、本実施形態におけるゲートバルブGV2を構成する制御部CU1は、少なくともチャンバCH2の圧力を変動させる工程において、弁体VL1の傾きを調整するよう調整部を制御する。なお、ゲートバルブGV2を構成する制御部CU1は、ゲートバルブGV2により開口OP2が塞がれている間、常に弁体VL1の傾きを調整するよう調整部を制御していてもよい。
以下、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について、詳細に説明する。ここでは、半導体製造装置ME1として、真空処理装置を用いる場合を示す。このため、チャンバCH2は、ロードロック室である。また、チャンバCH1は、真空処理室である。
まず、図4に示すように、チャンバCH1およびチャンバCH2にウェハWF1が搬入されていない状態において、ゲートバルブGV1により開口OP1を、ゲートバルブGV1により開口OP2を、それぞれ塞ぐ(S01)。このとき、チャンバCH1内およびチャンバCH2内を、それぞれ真空引きされた状態とする。
ゲートバルブGV1が開口OP1を塞いだ状態であることから、ゲートバルブGV1のフィードバック制御が開始される。また、ゲートバルブGV2が開口OP2を塞いだ状態であることから、ゲートバルブGV2のフィードバック制御が開始される。なお、このフィードバック制御とは、圧力センサSE1により検出される圧力値に基づいて行われる、調整部による傾きの補正、またはアクチュエータAC2による押圧力の補正を指す。
図5は、ゲートバルブGV1のフィードバック制御を説明するフローチャートである。
まず、検出部を構成する圧力センサSE1により、弁体VL1から受ける圧力値が検出される(SI01)。次いで、一面OS1に対する弁体VL1の傾きが適正か否かを判断する(SI02)。
一面OS1に対する弁体VL1の傾きが適正でないと判断される場合には、調整部により弁体VL1の傾きが補正される(SI03)。このとき、弁体VL1の傾きの補正に際し、装置の異常が検知されるか否かを判断される(SI04)。異常は、例えば弁体VL1の傾きが設定時間内で補正されない場合や、圧力センサSE1により検知される圧力値が予め設定された範囲内に補正されない場合等、に検知される。異常が検知された場合には、異常を出力する(SI05)。異常が検知されず、適切に補正された場合には、再び弁体VL1から受ける圧力値を検出する(SI01)。
一面OS1に対する弁体VL1の傾きが適正であると判断される場合、検出部を構成する圧力センサSE1により圧力値を検出する(SI06)。次いで、弁体VL1から開口OP1の周縁部に印加される押圧力が適正か否かが判断される(SI07)。
弁体VL1から開口OP1の周縁部に印加される押圧力が適正でないと判断される場合には、アクチュエータAC2により弁体VL1から印加される押圧力が補正される(SI08)。このとき、弁体VL1から印加される押圧力の補正に際し、装置の異常が検知されるか否かを判断される(SI09)。異常は、例えば弁体VL1の押圧力が設定時間内で補正されない場合や、圧力センサSE1により検知される圧力値が予め設定された範囲内に補正されない場合等に検知される。異常が検知された場合には、異常を出力する(SI10)。異常が検知されず、適切に補正された場合には、再び弁体VL1から受ける圧力値を検出する(SI01)。
弁体VL1から開口OP1の周縁部に印加される押圧力が適正であると判断される場合、ゲートバルブGV1を開けるタイミングか否かが判断される(SI11)。ゲートバルブGV1を開けるタイミングであると判断される場合には、ゲートバルブGV1のフィードバック制御を停止する(SI12)。一方、ゲートバルブGV1を開けるタイミングではないと判断される場合には、再び弁体VL1から受ける圧力値を検出する(SI01)。
このため、例えばゲートバルブGV1を閉めた後、ゲートバルブGV1を開けるタイミングと判断されるまでの間、ゲートバルブGV1に対して常にフィードバック制御が行われることとなる。
このように、本実施形態においては、ゲートバルブGV1を閉めている状態においてゲートバルブGV1に対しフィードバック制御を行う。このため、チャンバCH2中の圧力が変動することによりチャンバCH1とチャンバCH2との差圧が変動した場合においても、一面OS1に対する弁体VL1の傾きや、弁体VL1から開口OP1の周縁部へ印加される押圧力は一定に保たれることとなる。このため、チャンバCH2の圧力を変動させる際に、ゲートバルブGV1のシール不良が発生することを防止することができる。従って、チャンバCH1とチャンバCH2との間にリークが発生することを抑制することができる。
図6は、ゲートバルブGV2のフィードバック制御を説明するフローチャートである。
まず、検出部を構成する圧力センサSE1により、弁体VL1から受ける圧力値を検出する(SA01)。次いで、一面OS2に対する弁体VL1の傾きが適正か否かを判断する(SA02)。
一面OS2に対する弁体VL1の傾きが適正でないと判断される場合には、調整部により弁体VL1の傾きが補正される(SA03)。このとき、弁体VL1の傾きの補正に際し、装置の異常が検知されるか否かを判断される(SA04)。異常は、例えば弁体VL1の傾きが設定時間内で補正されない場合や、圧力センサSE1により検知される圧力値が予め設定された範囲内に補正されない場合等、に検知される。異常が検知された場合には、異常を出力する(SA05)。異常が検知されず、適切に補正された場合には、再び弁体VL1から受ける圧力値を検出する(SA01)。
一面OS2に対する弁体VL1の傾きが適正であると判断される場合、検出部を構成する圧力センサSE1により圧力値を検出する(SA06)。次いで、弁体VL1から開口OP2の周縁部に印加される押圧力が適正か否かが判断される(SA07)。
弁体VL1から開口OP2の周縁部に印加される押圧力が適正でないと判断される場合には、アクチュエータAC2により弁体VL1から印加される押圧力が補正される(SA08)。このとき、弁体VL1から印加される押圧力の補正に際し、装置の異常が検知されるか否かを判断される(SA09)。異常は、例えば弁体VL1の押圧力が設定時間内で補正されない場合や、圧力センサSE1により検知される圧力値が予め設定された範囲内に補正されない場合等に検知される。異常が検知された場合には、異常を出力する(SA10)。異常が検知されず、適切に補正された場合には、再び弁体VL1から受ける圧力値を検出する(SA01)。
弁体VL1から開口OP2の周縁部に印加される押圧力が適正であると判断される場合、ゲートバルブGV2を開けるタイミングか否かが判断される(SA11)。ゲートバルブGV2を開けるタイミングであると判断される場合には、ゲートバルブGV2のフィードバック制御を停止する(SA12)。一方、ゲートバルブGV2を開けるタイミングではないと判断される場合には、再び弁体VL1から受ける圧力値を検出する(SA01)。
このため、ゲートバルブGV2を閉めた後、ゲートバルブGV2を開けるタイミングと判断されるまでの間、ゲートバルブGV2に対して常にフィードバック制御が行われることとなる。
このように、本実施形態においては、ゲートバルブGV2を閉めている状態においてゲートバルブGV2に対しフィードバック制御を行う。このため、チャンバCH2中の圧力が変動することにより外部とチャンバCH2との差圧が変動した場合においても、一面OS2に対する弁体VL1の傾きや、弁体VL1から開口OP2の周縁部へ印加される押圧力は一定に保たれることとなる。このため、チャンバCH2の圧力を変動させる際に、ゲートバルブGV2のシール不良が発生することを防止することができる。従って、半導体製造装置ME1の外部とチャンバCH2との間にリークが発生することを抑制することができる。
次に、チャンバCH2のベントを開始する(S02)。これにより、チャンバCH2の圧力を、半導体製造装置ME1の外部の圧力である大気圧に近づくように変動させる。ここで、チャンバCH2の圧力が大気圧か否かが判断される(S03)。チャンバCH2の圧力が大気圧であると判断された場合は、ゲートバルブGV2を開けて開口OP2を開放する(S04)。このとき、ゲートバルブGV2を開けるタイミングであるため(SA11)、ゲートバルブGV2のフィードバック制御を停止する(SA12)。なお、フィードバック制御の停止は、ゲートバルブGV2を開けるのと同時に行われてもよく、ゲートバルブGV2を開ける前後に行われてもよい。
次に、ウェハWF1をチャンバCH2内へ搬入する(S05)。ウェハWF1の搬入は、例えば搬送アームCA1および搬送アームガイドAG1を用いて行われる。
次に、ゲートバルブGV2により開口OP2を塞ぐ(S06)。このとき、ゲートバルブGV2のフィードバック制御が開始される。次いで、チャンバCH2内を予め設定された設定圧力値を有する減圧雰囲気とするため、真空引きを開始する(S07)。上記設定圧力値は、減圧雰囲気であるチャンバCH1内の圧力と同等である。このため、チャンバCH2内の圧力は、チャンバCH1と同等の減圧雰囲気に近づけるように変動されることとなる。ここで、チャンバCH2の圧力が上記設定圧力値か否かが判断される(S08)。
次に、チャンバCH2の圧力が上記設定圧力値となった後、ゲートバルブGV1を開けて開口OP1を開放する(S09)。このとき、ゲートバルブGV1を開けるタイミングであるため(SI11)、ゲートバルブGV1のフィードバック制御を停止する(SI12)。なお、フィードバック制御の停止は、ゲートバルブGV1を開けるのと同時に行われてもよく、ゲートバルブGV1を開ける前後に行われてもよい。
次に、ウェハWF1をチャンバCH1内へ搬入する(S10)。次いで、ゲートバルブGV1を閉めて開口OP1を塞ぐ(S11)。次いで、ウェハWF1に対して処理を行う(S12)。ウェハWF1に対する処理とは、例えばドライエッチング処理、CVD(Chemical Vapor Deposition)処理、ALD(Atomic Layer Deposition)処理、スパッタリング処理、アッシング処理等である。
なお、ウェハWF1に対して処理を行う間、ゲートバルブGV1に対するフィードバック制御が行われる。これにより、ゲートバルブGV1におけるシール不良の発生が防止される。このため、チャンバCH1とチャンバCH2との間のリークが発生することによってウェハ処理の信頼性が低下してしまうことを抑制することができる。
次に、ゲートバルブGV1を開けて開口OP1を開放する(S13)。このとき、ゲートバルブGV1を開けるタイミングであるため(SI11)、ゲートバルブGV1のフィードバック制御を停止する(SI12)。なお、フィードバック制御の停止は、ゲートバルブGV1を開けるのと同時に行われてもよく、ゲートバルブGV1を開ける前後に行われてもよい。
次に、ウェハWF1をチャンバCH2内へ搬入する(S14)。次いで、ゲートバルブGV1を閉めて開口OP1を塞ぐ(S15)。このとき、ゲートバルブGV1のフィードバック制御が開始される。次いで、チャンバCH2のベントを開始する(S16)。これにより、チャンバCH2の圧力を、半導体製造装置ME1の外部の圧力である大気圧に近づくように変動させる。ここで、チャンバCH2の圧力が大気圧か否かが判断される(S17)。
次に、チャンバCH2内の圧力が大気圧となった後、ゲートバルブGV2を開けて開口OP2を開放する(S18)。このとき、ゲートバルブGV2を開けるタイミングであるため(SA11)、ゲートバルブGV2のフィードバック制御を停止する(SA12)。なお、フィードバック制御の停止は、ゲートバルブGV2を開けるのと同時に行われてもよく、ゲートバルブGV2を開ける前後に行われてもよい。
次に、ウェハWF1をチャンバCH2から半導体製造装置ME1の外部へ搬出する(S19)。次いで、ゲートバルブGV2を閉めて開口OP2を塞ぐ(S20)。このとき、ゲートバルブGV2のフィードバック制御が開始される。次に、チャンバCH2内を予め設定された設定圧力値を有する減圧雰囲気とするため、真空引きを開始する(S21)。ここで、チャンバCH2の圧力が上記設定圧力値か否かが判断される(S22)。
このようにして、本実施形態に係る半導体装置の製造方法が行われる。
次に、本実施形態の効果を説明する。
半導体製造装置を構成するゲートバルブにおいてシール不良が発生した場合、一のチャンバと他のチャンバとの間、またはチャンバと外部との間において、リークが発生してしまうおそれがある。このようなリークは、例えばチャンバ内の圧力変動により二つのチャンバ間、またはチャンバと外部との間における差圧が変動する際に、特に生じやすい。一のチャンバと他のチャンバとの間、またはチャンバと外部との間において、リークが発生した場合、ウェハ処理における信頼性の低下を招いていた。
本願発明者は、ゲートバルブによるシール不良が、チャンバのうち開口が設けられている側面に対するゲートバルブの傾きに起因することを知見した。このようなゲートバルブにおける傾きは、例えばゲートバルブの調整不備や劣化によって生じるものと思われる。
本実施形態によれば、チャンバCH1の一面OS1に設けられた開口OP1を塞ぐ弁体VL1の、一面OS1に対する傾きを制御することが可能なゲートバルブGV1を備える。このため、一面OS1に対して、弁体VL1が傾いてしまうことを抑制することができる。これにより、ゲートバルブGV1におけるシール不良の発生が防止される。従って、本実施形態によれば、チャンバCH1とチャンバCH2の間においてリークが発生することを抑制し、ウェハ処理における信頼性の低下を抑制することが可能となる。
また、チャンバCH2の一面OS2に設けられた開口OP2を塞ぐ弁体VL2の一面に対する傾きを制御することが可能なゲートバルブGV2を備える。このため、一面OS2に対して、弁体VL1が傾いてしまうことを抑制することができる。これにより、ゲートバルブGV2におけるシール不良の発生が防止される。従って、本実施形態によれば、チャンバCH2と外部との間においてリークが発生することを抑制し、ウェハ処理における信頼性の低下を抑制することが可能となる。
(第2の実施形態)
図7は、第2の実施形態に係る半導体製造装置ME2を示す断面図である。なお、図7は半導体製造装置ME2を示す模式図であり、本実施形態に係る半導体製造装置ME2の構成は図7に示すものに限られない。
本実施形態に係る半導体製造装置ME2は、調整部の構成を除いて半導体製造装置ME1と同様の構成を有する。また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第1の実施形態と同様である。
図7に示すように、本実施形態に係る調整部は、一端が弁体VL2に固定され、他端が弁体VL1に接しており、かつ両端間のいずれかの位置においてアクチュエータAC1を構成する圧電素子に接する増幅部材AP1を含む。このとき、圧電素子は、弁体VL2と増幅部材AP1との間に位置するように設けられる。
本実施形態では、アクチュエータAC1を構成する圧電素子の伸縮により増幅部材AP1を駆動させることで、弁体VL1の傾きを変動させる。すなわち、てこの原理によりアクチュエータAC1の変位量を、増幅部材AP1により増幅させることができる。
図7に示すように、増幅部材AP1は、例えば弁体VL2上に設けられた支点材FL1により固定されている。また、増幅部材AP1は、弁体VL2に対する角度を変動することが可能なように、支点材FL1に固定される。
本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態によれば、アクチュエータAC1を構成する圧電素子の伸縮により増幅部材AP1を駆動させることで弁体VL1の傾きを変動させる。すなわち、増幅部材AP1によりアクチュエータAC1の変位量を増幅させることができる。このため、アクチュエータAC1を大型化せずとも、弁体VL1の角度を補正するために十分な変位量を有する調整部が実現される。従って、ゲートバルブの小型化を図ることが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
GV1 ゲートバルブ
GV2 ゲートバルブ
VL1 弁体
VL2 弁体
BJ1 ボールジョイント
AC1 アクチュエータ
AC2 アクチュエータ
FU1 固定部
BU1 支持部
OL1 Oリング
GR1 溝
SE1 圧力センサ
FM1 固定材料
CH1 チャンバ
CH2 チャンバ
OS1 一面
OS2 一面
OP1 開口
OP2 開口
SS1 シール面
CU1 制御部
ST1 ウェハステージ
WF1 ウェハ
CA1 搬送アーム
AG1 搬送アームガイド
AP1 増幅部材
FL1 支点材
ME1 半導体製造装置
ME2 半導体製造装置

Claims (19)

  1. 一面に開口を有するチャンバと、
    前記開口を塞ぐゲートバルブと、
    を備え、
    前記ゲートバルブは、
    前記開口を前記チャンバの外部側から覆いつつ、前記チャンバのうち前記開口の周囲に位置する周縁部を押圧することにより、前記開口を塞ぐ第1弁体と、
    前記一面に対する前記第1弁体の傾きを検出する検出部と、
    前記第1弁体の傾きを変動させる調整部と、
    前記検出部により検出された前記傾きに基づいて前記調整部を制御する制御部と、
    を含む半導体製造装置。
  2. 請求項1に記載の半導体製造装置において、
    前記ゲートバルブは、前記第1弁体からみて前記チャンバと反対側に位置し、かつ前記第1弁体を支持する第2弁体をさらに備えており、
    前記調整部は、前記第2弁体上に設けられた複数の圧電素子を有しており、かつ前記圧電素子の伸縮により前記第1弁体の傾きを変動させる半導体製造装置。
  3. 請求項2に記載の半導体製造装置において、
    前記検出部は、前記周縁部に複数配置された圧力センサにより構成されており、
    複数の前記圧力センサは、前記開口が前記第1弁体により塞がれる際に前記一面に垂直な方向から見て各前記圧電素子と重なるように、前記第2弁体上にそれぞれ配置される半導体製造装置。
  4. 請求項2に記載の半導体製造装置において、
    前記調整部は、一端が前記第2弁体に固定され、他端が前記第1弁体に接しており、かつ両端間のいずれかの位置において前記圧電素子に接する増幅部材を含み、前記圧電素子の伸縮により前記増幅部材を駆動させることで前記第1弁体の傾きを変動させる半導体製造装置。
  5. 請求項2に記載の半導体製造装置において、
    前記第1弁体は、前記第2弁体上に設けられたボールジョイントを介して、前記第2弁体上に支持されている半導体製造装置。
  6. 請求項1に記載の半導体製造装置において、
    前記検出部は、前記周縁部に配置された複数の圧力センサを有する半導体製造装置。
  7. 請求項6に記載の半導体製造装置において、
    前記圧力センサは、前記周縁部に設けられた凹部内に埋め込まれており、
    前記凹部の側面と前記圧力センサとの間隙には、固定材料が充填されている半導体製造装置。
  8. 請求項7に記載の半導体製造装置において、
    前記固定材料は、樹脂であり、
    前記圧力センサの上面は、前記樹脂により覆われている半導体製造装置。
  9. ウェハが内部に配置され、かつ搬送先と接続する開口を有しており、かつ前記開口がゲートバルブにより塞がれているチャンバ内の圧力を、前記搬送先の圧力に近づくよう変動させる工程と、
    前記ゲートバルブを開放する工程と、
    前記チャンバから前記搬送先へ前記ウェハを移動させる工程と、
    を備え、
    前記ゲートバルブは、
    前記開口の周囲に位置する周縁部を押圧することにより前記開口を塞ぐ第1弁体と、
    前記一面に対する前記第1弁体の傾きを検出する検出部と、
    前記第1弁体の傾きを変動させる調整部と、
    前記検出部により検出された前記傾きに基づいて前記調整部を制御する制御部と、
    を含む半導体装置の製造方法。
  10. 請求項9に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記チャンバ内の圧力を変動させる前記工程において、前記制御部は前記第1弁体の傾きを調整するよう前記調整部を制御する半導体装置の製造方法。
  11. 請求項9に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記搬送先の圧力は大気圧であり、
    前記チャンバの圧力を変動させる前記工程は、前記チャンバの圧力を減圧雰囲気から大気圧へ変動させる半導体装置の製造方法。
  12. 請求項9に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記搬送先は減圧雰囲気であり、
    前記チャンバの圧力を変動させる前記工程は、前記チャンバの圧力を大気圧から減圧雰囲気へ変動させる半導体装置の製造方法。
  13. 請求項9に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記ゲートバルブは、前記第1弁体からみて前記チャンバと反対側に位置し、かつ前記第1弁体を支持する第2弁体をさらに備えており、
    前記調整部は、前記第2弁体上に設けられた複数の圧電素子を有しており、かつ前記圧電素子の伸縮により前記第1弁体の傾きを変動させる半導体装置の製造方法。
  14. 請求項13に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記検出部は、前記周縁部に複数配置された圧力センサにより構成されており、
    複数の前記圧力センサは、前記開口が前記第1弁体により塞がれる際に前記一面に垂直な方向から見て各前記圧電素子と重なるように、前記第2弁体上にそれぞれ配置される半導体装置の製造方法。
  15. 請求項13に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記調整部は、一端が前記第2弁体に固定され、他端が前記第1弁体に接しており、かつ両端間のいずれかの位置において前記圧電素子に接する増幅部材を含み、前記圧電素子の伸縮により前記増幅部材を駆動させることで前記第1弁体の傾きを変動させる半導体装置の製造方法。
  16. 請求項13に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1弁体は、前記第2弁体上に設けられたボールジョイントを介して、前記第2弁体上に支持されている半導体装置の製造方法。
  17. 請求項9に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記検出部は、前記周縁部に配置された複数の圧力センサを有する半導体装置の製造方法。
  18. 請求項17に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記圧力センサは、前記周縁部に設けられた凹部内に埋め込まれており、
    前記凹部の側面と前記圧力センサとの間隙には、固定材料が充填されている半導体装置の製造方法。
  19. 請求項18に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記固定材料は、樹脂であり、
    前記圧力センサの上面は、前記樹脂により覆われている半導体装置の製造方法。
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